(57)【要約】【課題】 ロードの作動の安定性制御と電流平衡効果を達成する電流抑制平衡回路を提供する。【解決手段】  少なくとも一個ののロード(灯管、発光部品、単相或いは多相分流高効率モジュールなど)を具える制御回路中に応用し、インバーター回路、探知回路、平衡変圧器を含む。該インバーター回路は電流を該ロードに提供し、探知回路は該制御回路中の総ロード或いは参考ロードの電流量を受取り及び探知し、その電流量を安定後、インバーター回路の入力端に戻し、インバーター回路は安定(修正)電流を出力する。少なくとも一個のの平衡変圧器は、その一次側コイルでの修正安定電流を受取り、及びその二次側コイルは個別に該ロードに直列する。こうして、レンツの定理を応用し、平衡変圧器の二次側の電流が変異を生じる(ロードの電流が変異を生じる)時、個別にその一次側の修正安定電流と相互に比較を行う。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
主に少なくとも一個のロードを具える制御回路中に応用し、インバーター回路、探知回路、少なくとも一個の平衡変圧器を含み、
前記インバーター回路は駆動ユニット及び一個或いは一個以上の出力変圧器を組合せ組成し、電流を前記ロード端に提供し、
前記探知回路は該インバーター回路の入力端及び制御回路中の電流回授探知点間に連接し、該制御回路中の総ロードの電流量を受取り及び探知し、その電流量を安定後、該インバーター回路の入力端に戻し、該インバーター回路は安定修正電流を出力し、
前記少なくとも一個の平衡変圧器の一次側コイルは前記インバーター回路が出力する修正電流を受領し、及びその二次側コイルは個別に前記ロードを直列接続し、前記平衡変圧器を利用し、該各ロード端の電流をそれぞれ前記インバーター回路が出力する修正電流と比較し、これにより該ロードの作動の安定性制御及び電流の平衡を達成することを特徴とする電流抑制平衡回路。
【請求項２】
前記平衡変圧器は該インバーター回路中、その出力変圧器の初級側及び駆動ユニット間に設置可能であることを特徴とする請求項１記載の電流抑制平衡回路。
【請求項３】
前記平衡変圧器はロード或いは出力変圧器の分組に対応し、対応して分組した同一組内の一次側コイルを合併し組合せ一個の双子或いは多胎構造とすることを特徴とする請求項１或いは２記載の電流抑制平衡回路。
【請求項４】
前記ロードは一個或いは一個以上の灯管或いはその他発光部品であることを特徴とする請求項１、２或いは３記載の電流抑制平衡回路。
【請求項５】
前記ロードは一個単相或いは多相式分流効率モジュールであることを特徴とする請求項１、２或いは３記載の電流抑制平衡回路。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は一種の電流抑制平衡回路に関する。特に一種の平衡変圧器を利用し、各ロード端の電流を安定(修正)電流と比較し、該ロードの作動の安定性の制御と電流平衡の効果を達成する電流抑制平衡回路に係る。
【背景技術】
【０００２】
一般の液晶モニタパネルでは、十分な輝度を得るためしばしば多くの灯管を用いる必要がある。そのため灯管に対する電力の提供には単一の変圧器或いはその他の電力転換システムを用い、２個以上が並列接続した灯管を駆動する。
しかし、各灯管間の抵抗値には差異があるため、各並列接続灯管を流れる管電流(分流)の均一分配に重大な影響を及ぼす。その電流が過小(或いは過大)であれば、輝度不足(或いは過多)を引起し、液晶モニタパネルの光源の均一性に悪影響を及ぼす。また、電流が過大であれば灯管そのものとシステム全体の使用寿命を縮めてしまい、さらには、インバーターのパーツ誤差及び灯管特性の時間に従う変化など状況に対して、正確な制御を行うことができない。加えて、灯管のマイナス電気抵抗特性により、どれか一つの灯管が先に起動後、管電流が増加すると、管電圧は相対的に低下し、その他の並列接続出力する灯管は入力電圧がすでにより低い電位にクランパーされているため順調に起動できなくなってしまい、パネルの点滅現象さえも生じる。
台湾特許公報公告第478292号の「多灯管駆動システム」は主に単一インバーターの出力ロード端により、抵抗値対応の原理を利用し、灯管電流平衡の目的を達成するが、しかし、上記システムは運用の過程において、主灯管を基準として設置する必要があり、またその他の副灯管は順番に該主灯管と電流の抵抗値を対応平衡させなければならない。しかも、各灯管間に存在する製造の過程における計算不能な灯管の長さや直径、水銀密度、圧力、電極塗層などの微小誤差を受け、管電圧の管電流の通常の内抵抗特性曲線に対する偏移を引起し、該各灯管を最良の作動状態とすることができず、またその電流平衡の効果を達成することができない。
【特許文献１】台湾特許公報公告第478292号公報
【特許文献２】特開2004-265868号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
前述したように、公知構造には以下の欠点があった。
すなわち、主灯管を基準として設置しなければならず、その他に副灯管を順番に該主灯管と電流の抵抗値を対応平衡させなければならないため、各灯管状況の差異や微小誤差の影響を受け易い。これにより、管電圧の管電流の内抵抗特性曲線に対する偏移を引起し、該各灯管を最良の作動状態とすることができず、またその電流平衡の効果を達成することができない。さらに、多管並列接続出力に応用する場合には、先に起動した灯管が招く管電圧クランパーによりその他灯管の起動を抑制する問題が存在し、直接駆動設計方式への使用には適さない。
本考案は、上記構造の問題点に鑑みてなされたもので、ロードの作動の安定性及び電流平衡を制御する電流抑制平衡回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本考案は下記の電流抑制平衡回路を提供する。
それは、主に一種の電流抑制平衡回路を提供し、少なくとも一個のロード(CCFT冷陰極管などの灯管など)、発光部品(LED或いはOLEDダイオードなど)、単相或いは多相分流高効率モジュール(Multi-phase DC-DC Converterなど)を具える制御回路中に応用し、インバーター回路、探知回路、少なくとも一個の平衡変圧器を含み、該インバーター回路は電流を該ロードに提供し、該探知回路は該制御回路中の総ロード(或いは指定の参考ロード)の電流量を受取り及び探知し、その電流量を安定(整流ろ過)後、該インバーター回路の入力端に戻し、該インバーター回路は安定(修正)電流を出力し、該少なくとも一個の平衡変圧器はその一次側(primary side)コイルは該インバーター回路が出力する安定(修正)電流を受取り、及びその二次側(secondary side)コイルは個別に該ロードを直列接続し、こうしてレンツ定理(Lenz’s Law)の応用下では、誘導電位の方向は反抗原磁力線増減の方向で、該平衡変圧器の二次側の電流が変異を生じる(すなわちロード端の電流が変異を生じる)時、個別にその一次側の安定(修正)電流と相互に比較(対応)を行い、該ロードの作動の安定性及び電流平衡を制御する効果を達成することを特徴とする電流抑制平衡回路である。
【０００５】
すなわち、請求項１の考案は、主に少なくとも一個のロードを具える制御回路中に応用し、インバーター回路、探知回路、少なくとも一個の平衡変圧器を含み、
前記インバーター回路は駆動ユニット及び一個或いは一個以上の出力変圧器を組合せ組成し、電流を前記ロード端に提供し、前記探知回路は該インバーター回路の入力端及び制御回路中の電流回授探知点間に連接し、該制御回路中の総ロードの電流量を受取り及び探知し、その電流量を安定後、該インバーター回路の入力端に戻し、該インバーター回路は安定修正電流を出力し、前記少なくとも一個の平衡変圧器の一次側コイルは前記インバーター回路が出力する修正電流を受領し、及びその二次側コイルは個別に前記ロードを直列接続し、前記平衡変圧器を利用し、該各ロード端の電流をそれぞれ前記インバーター回路が出力する修正電流と比較し、これにより該ロードの作動の安定性制御及び電流の平衡を達成することを特徴とする電流抑制平衡回路である。
【０００６】
請求項２の考案は、前記平衡変圧器は該インバーター回路中、その出力変圧器の初級側及び駆動ユニット間に設置可能であることを特徴とする請求項１記載の電流抑制平衡回路である。
請求項３の考案は、前記平衡変圧器はロード或いは出力変圧器の分組に対応し、対応して分組した同一組内の一次側コイルを合併し組合せ一個の双子或いは多胎構造とすることを特徴とする請求項１或いは２記載の電流抑制平衡回路である。
請求項４の考案は、前記ロードは一個或いは一個以上の灯管或いはその他発光部品であることを特徴とする請求項１、２或いは３記載の電流抑制平衡回路である。
請求項５の考案は、前記ロードは一個単相或いは多相式分流効率モジュールであることを特徴とする請求項１、２或いは３記載の電流抑制平衡回路である。
【考案の効果】
【０００７】
上記のように、本考案によれば、平衡変圧器を利用し、各ロード端の電流をそれぞれ修正安定電流と相互に比較することができ、各灯管状況の差異を受け生じる微小誤差の影響を排除することができる。こうして、効果的に該ロードの作動の安定性を制御し、電流平衡の効果を実現可能で、また、効果的に各ロードの駆動(点灯)状態を制御することができる。さらに反起電力効果により、先に起動した灯管のクランパー問題を完全に克服可能で、各式直接駆動設計方式に適用可能で全体モジュール效率を向上させることができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００８】
本考案の好適な電流抑制平衡回路の実施例を図面を参照して説明する。
図１に示すように、本考案の実施例は、一種の電流抑制平衡回路を提供し、少なくとも一個のロード4(CCFT冷陰極管など灯管、LED或いはOLEDダイオードなど発光部品など)、単相或いは多相分流高効率モジュール(Multi-phase DC-DC Converterなど)を具える制御回路中に応用し、インバーター回路1、探知回路2、少なくとも一個の平衡変圧器3から構成されている。
前記インバーター回路1は、駆動ユニット11及び一個或いは一個以上の出力変圧器Tを組合せて組成し、電流を該ロード4端に提供する。
前記探知回路2は、前記インバーター回路1の入力端及び制御回路中の電流回授探知点(如ロード4端の低圧側)間に接続し、該制御回路中の総ロード(或いは指定の参考ロード)4の電流量を受取り及び探知し、その電流量を修正後、該インバーター回路1の入力端に戻し、該インバーター回路1は安定(修正)電流を出力する。
前記少なくとも一個の平衡変圧器3の一次側(primary side)コイルは、該インバーター回路1が出力する安定(修正)電流を受取り、及びその二次側(secondary side)コイルは個別に該ロード端4を直列接続する。
【０００９】
さらに上記の構造においてレンツ定理(Lenz’s Law)を応用し、本考案はの該平衡変圧器3の一次側(primary side)コイルと二次側(secondary side)コイル間の反起電力(Back emf)作動原理関係式は以下の通りである。
E:は電場強度 D:は電通強度 J:は電流強度
H:は磁場強度 B:は磁通強度 φ:は鉄心内磁通量
μ:は導磁係数  L:はインダクター量
マックスウェル-ファラデイ定理(Maxwell-Faraday’s Law)とマックスウェル-アンペール定理(Maxwell-Ampere’s Law)により（数式１）
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静態向量空間回路c内において、 （数式２）
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であるため、
向量積分により、ストークス定理(Stokes’Theorem)を引用し、面積分転は線積分で、すなわち、（数式３）
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本考案は、以下の関係式を得ることができる（数式４）。
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この他、本考案は平衡変圧器設計中において、等方性の軟磁作為鉄心を使用し、これにより、さらに得られるコイル上の起電力(electro-motive force,emf)と鉄心内の磁動勢(magneto-motive force.mmf)はそれぞれ以下の通りである（数式５）。
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このため、（数式６）
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で、上式を簡化後、二次側コイル両端に現れる誘導電圧は反起電力を呈し、その大きさは以下のようであることが分かる（数式７）。
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同時に本考案の実施例中の一次側電流(ｉp)は既に修正され安定電流になっているため、すなわち、(数式８)
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で、さらに以下の式が得られる（数式９）。
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【００１０】
こうして、上記関係式中より明らかなように、該平衡変圧器3の一次側(primary side)と二次側(secondary side)の間に不平衡の電流を生じる時、その反起電力(すなわちvs)は二次側(secondary side)の電流変異(すなわちdis/dt)と正比例する。同時に二次側(secondary side)のインダクター(すなわちLs)の上昇に従い増加し、該反起電力(すなわちvs)は二次側(secondary side)のインダクター(すなわちLs)上昇に従い増加、拡大することを示す。
これにより、該平衡変圧器3の二次側(secondary side)コイルが直列接続するロード4端の電流を効果的に応用(抑制)し、該平衡変圧器3の二次側(secondary side)の電流は、反起電力の修正を経て、その一次側(primary side) の電流は完全平衡(対応)のメカニズムを達成することができる(すなわち一次側と二次側は反相を呈し、個別の電流が生じる激磁は相互に相殺され、該平衡変圧器鉄心は作動を保持し非飽和区においてインダクター量を増加させ、同時に二次側電流の変異時に発生する反起電力は反相回授しロード作動を効果的に安定させる)。
【００１１】
次に、図１に示すように、本考案（実施例)の制御回路が起動すると、該探知回路2を通して該制御回路中の総ロード4の電流量(io)を受取り及び探知し、その電流量を修正後、該インバーター回路1の入力端に戻し、該インバーター回路1は安定(修正)電流を該平衡変圧器3を経由して該ロード4端まで出力する。
こうして、レンツの定理を応用し、もし、該平衡変圧器3の二次側の電流が変異を生じる時(すなわち該ロード4端の電流が変異を生じる時)、該平衡変圧器3の二次側端(すなわち該ロード4端)は反起電力を生じ、その一次側の安定(修正)電流と相互に比較(対応)し、その二次側端(すなわち該ロード4端)電流変異の発生を効果的に抑制する。これにより、該ロード4の作動の安定性制御と電流平衡の効果を達成することができる。
同時に、該平衡変圧器3の反起電力の特性を通して、その未駆動(点灯)のロード4により、その電圧を上昇させ駆動(点灯)状態に入らせ、こうして、該各ロード4の駆動(点灯)の状態を効果的に制御する。
【００１２】
すなわち、図２〜１６に示すように、本考案の各実施例における該平衡変圧器3は、係以(CB)表示の、その一次側(primary side)コイルは(n1)と表示し、二次側(secondary side)コイルは(n2)と表示する。その他公知の分流ロード相互間に使用する平衡変圧器は(BT)と表示し、図２〜１３中に応用するバラストコンデンサは(C)と表示する。
これにより、第一実施例の図２、第二実施例の図６、第三実施例の図７に示すように、該平衡変圧器3は該インバーター回路1の出力変圧器Tの次級側（出力側）に設置可能で、かつ相互並列接続方式により個別に複数の該ロード4の高圧側(図２、６参照)、低圧側(図７参照)に直列接続し、これにより、該インバーター回路1が出力する安定(修正)電流を個別に該ロード4端に分流し比較を行う。こうして、該各ロード4の安定性を制御し電流平衡の効果を達成する。
この他、図２、６に示すように、その符号Cは、間接駆動方式を採用する時の灯管と直列接続する分圧及びバラストコンデンサ(ballast capacitor)で、直接駆動方式に変更する時には、該バラストコンデンサCは消去され使用しない。こうして、図２、６は完全に同一の回路構造となる。
【００１３】
さらに、図３に示すように、第一実施例の特別に長い灯管(高圧ロード)に使用する応用の場合には、２個の出力変圧器Tを使用し直列接続し、その作業電圧を上昇させ、回路板の高圧放電アーク(arcing)現象発生を防止する必要がある。この時、灯管をフローティング接続(floting)し、両出力変圧器Tの直列接続位置においてアースし、フローティング接続の灯管を中間バーチャルアースと同じようにし、灯管の端電圧を半減させる。こうして、該各ロード4の作動の安定性を制御し、電流平衡の効果を達成する。
また、図４或いは図５に示すように、双灯管或いは多灯管包装組を使用しロード4の応用とする場合には、平衡変圧器3を同一磁気回路に共用し、相互に組合せ一体に包裝し、双子或いは多胎構造とするため、同一灯管組内の個別灯管のロード電流を一致させ、こうして、該各ロード4の安定性を制御し電流平衡の効果を達成する。
さらに、第四実施例の図８に示すように、該平衡変圧器3は該インバーター回路1の出力変圧器Tの初級側（入力側）に設置可能で、かつ相互並列接続方式により該出力変圧器T及び駆動ユニット11を個別に直列接続し、すなわち、平衡変圧器3はインバーター回路中、その出力変圧器3の初級側及び駆動ユニット11間に設置可能であり、これにより該駆動ユニット11が出力する安定(修正)電流を、該出力変圧器Tを経由し個別に該ロード4端に分流し比較を行う。こうして、該各ロード4の作動の安定性制御と電流平衡の効果を達成する。
【００１４】
第五実施例の図９に示すように、該平衡変圧器3は該インバーター回路1の出力変圧器Tの初級側に設置可能で、かつ樹状規律逓増排列方式により、相対し該出力変圧器T及び駆動ユニット11を直列接続し、これにより該駆動ユニット11が出力する安定(修正)電流を、該変圧器Tを経由し個別に該ロード4端に分流し比較を行う。こうして、該各ロード4の作動の安定性制御と電流平衡の効果を達成する。
さらに、第六実施例の図１０、第七実施例の図１１に示すように、該平衡変圧器3は該インバーター回路1の出力変圧器Tの初級側に設置可能で、かつ、相互並列接続方式により、該出力変圧器T及び駆動ユニット11に個別に直列接続し、同時にさらにその出力変圧器Tの次級側（出力側）において公知の平衡変圧器(BT)により各組ロード4の高圧側(図１０参照)、低圧側(図１１参照)に直列接続する。すなわち、前記平衡変圧器3はロード4或いは出力変圧器Tの分組に対応し、対応し分組し同一組内の一次側コイルを合併し組合せ一個の双子或いは多胎構造としている。
これにより、該駆動ユニット11が出力する安定(修正)電流を、該出力変圧器Tを経由し個別に該ロード4端に分流し比較を行う。こうして、該各ロード4の作動の安定性制御と電流平衡の効果を達成する。
次に、第八実施例の図１２、第九実施例の図１３に示すように、該平衡変圧器3は該インバーター回路1の出力変圧器Tの初級側に設置可能で、かつ相互並列接続方式により、双出力端を具える変圧器Tに個別に直列接続し、同時に公知の平衡変圧器(BT)により各組ロード4の高圧側(図１２参照) 、低圧側(図１３参照)に直列接続し、第六、第七実施例と同様に、該駆動ユニット11が出力する安定(修正)電流を該双出力型変圧器Tを経由し個別に該ロード4端に分流し比較を行う。こうして、該各ロード4の作動の安定性制御と電流平衡の効果を達成する。
【００１５】
第十実施例の図１４に示すように、該ロード4は、さらにその他発光部品(LED或いはOLEDなどのダイオードなど)を組合せ応用することができる。その応用の制御回路実施状態指示図である図１４、また上記図２〜１３に示すように、該平衡変圧器3は該インバーター回路1の出力変圧器Tの次級側に設置可能で、かつ相互並列接続方式により該ロード4の低圧側に個別に直列接続し(高圧側にも直列接続可能)、これにより該インバーター回路1が出力する安定(修正)電流を、個別に該ロード4端に分流し比較を行う。こうして、該各ロード4の安定性を制御し電流平衡の効果を達成する。同時にバックライトボードのホワイトバランスの必要に対応し、該異なる色系の発光部品と直列接続する平衡変圧器3の初、次級間のコイル数比と調整し、異なる色系発光部品が必要とする相対輝度比率を相対的に得ることができ、また維持することができる(発光部品の老化により、ホワイトバランスの失調を来たすことはない)。
さらに、第十一実施例の図１５に示すように、本考案はさらに該平衡変圧器3を単相或いは多相式分流電圧安定高効率モジュール(VRMs-Voltage Regulator Modules)などの制御回路中に応用することができる。その実施状態は、該平衡変圧器3は該インバーター回路1が内部に含む切換ユニット12及びその外付けの分流インダクター5間に設置(挿入)可能で、これにより電流を平均に各分流インダクターに分配し、全体モジュール熱源を均一に分散する效果を達成する。またこの実施例中では、鉄心とコイルの構造設計により、該同一分流回路の平衡変圧器と分流インダクターを一体に組合せ(図１６参照)、その一次側と二次側間のDMカプリング効果(diferential mode coupling effect,Lc)部分を利用し、平衡変圧器として応用し、カプリング部分がないリーケージインダクター(leakage inductance,Lk)を分流インダクターとして使用し、同様に均一分流の效果を達成する。
【００１６】
このように、本考案の技術特徴は平衡変圧器3を利用し各ロード4端の電流をそれぞれ安定(修正)電流と比較し、これにより該ロード4の作動の安定性の制御と電流平衡の効果を達成することができ、同時に、該各ロード4の駆動(点灯)の状態を効果的に制御することができる。
なお、本考案の特徴を損なうものでなければ、前記の各実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の電流抑制平衡回路の基本構造及びその応用指示図である。
【図２】本考案を制御回路中に応用する第一実施例の状態指示図である。
【図３】本考案を制御回路中に応用する第一実施例の状態の別種の実施指示図である。
【図４】本考案を制御回路中に応用する第一実施例の状態のさらに別種の実施指示図である。
【図５】本考案を制御回路中に応用する第一実施例の状態のまた別種の実施指示図である。
【図６】本考案を制御回路中に応用する第二実施例の状態指示図である。
【図７】本考案を制御回路中に応用する第三実施例の状態指示図である。
【図８】本考案を制御回路中に応用する第四実施例の状態指示図である。
【図９】本考案を制御回路中に応用する第五実施例の状態指示図である。
【図１０】本考案を制御回路中に応用する第六実施例の状態指示図である。
【図１１】本考案を制御回路中に応用する第七実施例の状態指示図である。
【図１２】本考案を制御回路中に応用する第八実施例の状態指示図である。
【図１３】本考案を制御回路中に応用する第九実施例の状態指示図である。
【図１４】本考案を制御回路中に応用する第十実施例の状態指示図である。
【図１５】本考案を制御回路中に応用する第十一実施例の状態指示図である。
【図１６】本考案の平衡変圧器と分流インダクターを一体に組合わせる実施例の状態指示図である。
【符号の説明】
【００１８】
1  インバーター回路
11  駆動ユニット
12 切換ユニット
2  探知回路
3  平衡変圧器
4  ロード
5  分流インダクター
C  バラストコンデンサ
T  出力変圧器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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